[發明專利]一種FPGA在線配置方法和系統

在審

• 申請號: 201810936982.3
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109101262A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 王文慶
• 申請（專利權）人: 鄭州云海信息技術有限公司
• 主分類號: G06F8/654
• 分類號: G06F8/654;G06F9/445;G06F13/40
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 張濤

本發明提供一種由主控器、CPLD和外部存儲器組成的FPGA在線配置方法。其中外部存儲器直接與CPLD連接，用于存儲FPGA的配置數據；CPLD讀取外部存儲器中的配置數據并配置FPGA；主控器通過主控接口與CPLD的通信，實現對外部存儲器中配置數據的更新與維護。該方法更加靈活通用也更加穩定高效，通過這種配置方法可以實現主控器對FPGA的靈活配置。

技術領域

本發明總體上涉及計算機技術領域，并且更具體地，涉及一種提高系統初始化效率的FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)在線配置方法和系統。

背景技術

現場可編程門陣列FPGA，它是在PAL(Programmable Array Logic，可編程陣列邏輯)、GAL(Generic Array Logic，通用陣列邏輯)、EPLD(Erasable Programmable LogicDevice，可編程邏輯器件)等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。FPGA的使用非常靈活，具有豐富的邏輯資源和I/O資源，同一片FPGA通過不同的設計可以產生不同的電路功能。FPGA在通信、數據處理、網絡、儀器、工業控制、LED、軍事和航空航天等眾多領域得到了廣泛應用，例如在現代LED顯示屏的核心技術應用中，就大量采用了FPGA芯片。

FPGA是基于SRAM(Static Random Access Memory，靜態隨機存儲器)的應用技術，而由于SRAM的易失性，每次系統上電時，必須重新配置數據。目前常用的FPGA的配置方法有兩種：

(1)通過配置芯片配置FPGA，這種方法的優點是設計簡單，性能穩定，但是其最大缺點是使用不靈活，在需要具有配置文件升級功能的系統中，此方法不適用。

(2)利用復雜可編程邏輯器件CPLD(Complex Programmable Logic Device，復雜可編程邏輯器件)來配置FPGA，這種方法如附圖1所示，主要由主控器和CPLD組成。系統上電后，主控系統(CPU)讀取本地閃存(FLASH)的配置數據，通過主控接口發送給CPLD；CPLD獲取配置數據后，通過FPGA配置接口，完成對FPGA的上電配置。它是目前最好的一種FPGA配置方式，其優點是在實現了FPGA的靈活配置的同時，也實現了與主控器接口的多樣化，但是該方法在系統上電后，FPGA的邏輯配置完全依賴主控器的操作來實現，配置過程中涉及的環節較多，數據從閃存讀出后，需要經過主控接口和FPGA配置接口，所以配置速度慢。

所以，亟需設計一種提高系統初始化效率的FPGA在線配置方法和系統，既能提高FPGA上電配置的效率，又能方便地對FPGA的配置數據進行更新和維護。

發明內容

鑒于上述目的，本發明的實施例提出了一種由主控器、CPLD和閃存組成的FPGA在線配置系統。閃存用于存儲FPGA的配置數據；CPLD讀取閃存中的配置數據，采用快速被動并行方式(FPP，Fast Passive Parallel)配置FPGA；主控器通過主控接口與CPLD的通信，實現對閃存中配置數據的更新與維護。

基于上述目的，本發明實施例的一方面提供了一種FPGA在線配置方法，其特征在于，包括以下步驟：

上電自動配置FPGA，包括以下步驟：

系統上電后，由CPLD讀取外部存儲器中的配置數據；

所述CPLD讀取所述配置數據后，通過FPGA配置接口對所述FPGA進行配置；以及

完成所述FPGA配置后，使配置系統進入空閑狀態；以及在線更新FPGA配置數據。

在一些實施方式中，所述在線更新FPGA配置數據包括以下步驟：

主控器發起存儲器選通操作，實現對所述外部存儲器的控制；